TW201802658A - 具有手指偵測的指紋感測系統 - Google Patents

具有手指偵測的指紋感測系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201802658A
TW201802658A TW106114479A TW106114479A TW201802658A TW 201802658 A TW201802658 A TW 201802658A TW 106114479 A TW106114479 A TW 106114479A TW 106114479 A TW106114479 A TW 106114479A TW 201802658 A TW201802658 A TW 201802658A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
finger
sensing
response signal
fingerprint
group
Prior art date
Application number
TW106114479A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI632502B (zh
Inventor
安德斯 拉森
法蘭克 瑞迪傑克
漢斯 所恩伯羅曼
Original Assignee
指紋卡公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 指紋卡公司 filed Critical 指紋卡公司
Publication of TW201802658A publication Critical patent/TW201802658A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI632502B publication Critical patent/TWI632502B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/1365—Matching; Classification

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本發明關於使用指紋感測裝置來感測手指的指紋型樣之方法。該方法包括：控制一組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包含之該感測結構群組的電位；響應於該電位的變化，獲取來自該手指偵測電路系統的響應信號，該響應信號係指示在該感測結構群組和該手指偵測結構之間的電容性耦合；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較，以及當該響應信號的變化大於該臨界值時，提供一信號以指示手指存在。本發明也關於一種對應的指紋感測裝置。

Description

具有手指偵測的指紋感測系統
本發明係關於一種使用指紋感測裝置來感測手指的指紋型樣的方法。本發明係進一步關於對應的指紋感測裝置以及計算機程式產品。
各種類型的生物識別系統已日益增加使用，為了是能提供增加安全性及/或增強使用者便利。
特別是，指紋感測系統由於其小尺寸、高性能和使用者認可的關係，已經被應用在像是消費電子裝置當中。
為了提供指紋感測系統的低能量消耗，指紋感測系統應僅在指紋感測系統中所包含的指紋感測裝置上有手指時才進行操作。另一方面，指紋感測系統可能需要獨立地確定手指是否存在於感測裝置上，並且在手指放置於感測裝置上時感測手指的指紋型樣。
US 8031046揭示了一種手指感測裝置，其中手指感測電極可以被匯流在一起並予以連接到匯流電極放大器，其通常保持開啟。取樣與保持以及解碼器電路係連接到匯流電極放大器，並且可以從匯流電極組輸出與臨界值位準相比的平均功率。如果平均功率高於臨界值位準，則確定 手指存在，並且獲取指紋圖像。
儘管US 8031046提出的解決方案似乎提供了一種相當節能的手指偵測功能，但仍然有改良的空間。
鑑於現有技術的上述和其他缺點，本發明的一個目的是提供一種改良的指紋感測裝置和感測指紋型樣的方法，特別是提供指紋感測裝置之更佳能源效率的操作。
因此，根據本發明的第一方面，提供了一種使用指紋感測裝置來感測手指的指紋型樣之方法，該指紋感測裝置包括：感測元件陣列，其係用於感測指紋型樣，每一個感測元件包括感測結構，以用於與該手指進行電容性耦合；導電的手指偵測結構，其係設置在該感測元件陣列附近；以及手指偵測電路系統，其係連接到該手指偵測結構以用於提供手指偵測信號，該手指偵測信號係指示在感測結構群組與該手指偵測結構之間的電容性耦合，其中該方法包括以下步驟：控制該組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包含之該感測結構群組的電位；響應於該電位的變化，獲取來自該手指偵測電路系統的響應信號，該響應信號係指示在該感測結構群組和該手指偵測結構之間的電容性耦合；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較，以及當該響應信號的變化大於該臨界值時，提供一信號以指示手指存在。
響應信號的變化是因為手指存在於手指偵測結構和感測結構上或附近所引起的。因此，手指的存在造成手指偵測結構和該感測結構 群組之間的電容性耦合增加或減少。
感測元件可以例如是電容感測元件，其每一者提供一測量，該測量指示特定感測元件以及接觸該感測器表面的一手指表面之間的電容性耦合。與指紋中的脊部的對應位置處之感測元件相較於與指紋中的谷部的對應位置處之感測元件呈現比手指更強的電容性耦合。
然而，本發明的各種實施例不受限於包括使用特定指紋感測技術的感測元件之指紋感測裝置，而是同樣適用於例如光學、熱電或壓電指紋感測器…等。
指紋感測器可以包括額外電路系統，用於對感測信號進行操作，該感測信號係指示由感測元件提供的指紋型樣。這樣的額外電路系統可以例如包括取樣電路系統和類比轉數位轉換電路系統。因此，指紋感測器因此可以提供指紋型樣信號作為數位信號。替代性地，指紋型樣信號可以被提供為類比信號。
例如，信號可以表示電壓的類比或數位值，其因而可以與由手指(或手指偵測結構附近的其他導電物體)、手指偵測結構和手指偵測結構之間的介電材料所構成的電容器之電容值成比例。
感測的指紋型樣可以用於各種目的，例如生物特徵註冊或認證，或基於指紋型樣的導航等。
臨界值可以例如由手指和感測結構之間的耦合強度來確定，使得臨界值表示耦合強度的分數。注意到，這只是一個範例，並且可能還有其他方法來設定適合特定實施的臨界值。
本發明基於以下來實現的：在指紋感測器上需要低功率手指 偵測，並且其可藉由以下方式來達成的：指紋感測元件不是處於用於獲取圖像的作用模式。換句話說，感測元件可以以低功率模式操作以節省整個指紋感測裝置的電力。這是藉由以下來實現的：改變感測結構群組的電位並用手指偵測結構來監控電容性耦合。
改變感測結構群組的電位而不是手指偵測結構之優點在於，使用感測元件來感測手指之電力消耗比起使用手指偵測結構來做相同的事情係相對高的。
此外，手指偵測結構可以用於偵測手指是否正確地放置在用於指紋型樣感測之指紋感測結構上。
根據一個實施例，該方法可以進一步包括，當響應信號的變化大於臨界值時，啟用感測元件的至少一個子集以感測指紋型樣的至少一部分。因此，當確定了指紋感測裝置上存在手指時，可以感測指紋型樣。有利地，這減少了感測指紋型樣的錯誤嘗試之次數。
為了進一步減少感測指紋型樣的錯誤嘗試的次數，可能需要的是，僅會在當響應信號的變化大於臨界值時才會執行啟用的步驟。這有利地減少了感測元件的錯誤啟動，從而進一步降低了電力消耗。在一些實施例中，響應信號需要大於臨界值，持續時間要比預定的持續時間長。
在一個實施例中，可以包括，當手指沒有耦合到手指偵測結構時，評估響應信號以確定在該感測結構群組與手指偵測結構之間的背景電容性耦合，其中預定的臨界值係表示背景電容性耦合。這有利地減少例如像是介電質對感測器陣列表面的影響。此外，提供了用於確定手指存在之最低參考位準。
根據本發明的實施例，指紋感測裝置可以包括至少兩個導電手指偵測結構，其中響應信號係指示該組的感測元件與第一手指偵測結構之間的電容性耦合，並且其中相鄰於第二手指偵測結構之第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該方法包括：從第二手指偵測結構的手指偵測電路系統獲取第二響應信號；以及提供響應信號，該響應信號中減去第二響應信號。可以停用至少部分不作用的感測元件，使得它們不能用於指紋型樣感測。以這種方式，原則上應該沒有從第二手指偵測結構測得的任何信號，因為該感測結構群組與第二手指偵測結構之間的耦合將相對較弱。然而，仍可在第二手指偵測結構上測量到的信號可能是整個指紋感測裝置的共同外部雜訊，但是將從第一手指偵測結構獲取的響應信號減去第二信號的話，雜訊可以降低並且手指的偵測可能變得更加準確。
在進一步實施例中，指紋感測裝置可以包括至少兩個導電手指偵測結構，其中響應信號係指示該組的感測元件與第一手指偵測結構之間的電容性耦合，其中靠近第二手指偵測結構之第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該方法可以包括：從第二手指偵測結構的手指偵測電路系統獲取第二信號；以及當第二信號大於背景臨界值位準時捨棄響應信號，藉此獲取進一步的響應信號。這進一步減少了錯誤觸發事件的次數，因為信號可以指示偵測到更多的其他物體(例如，使用者的褲子或夾克的口袋中的鑰匙)而不是手指。
在又另一個實施例中，該感測結構群組與導電手指偵測結構可以彼此分離，使得該感測結構群組與手指偵測結構之間的電容性耦合在沒有手指存在時相對較低並且在手指存在時相對較高，其中臨界值位準表 示相對較低的電容性耦合。例如，該組的感測元件可以是一孤島件，其係被至少部分不作用的感測元件所包圍。因此，該組的感測元件接著係藉由至少部分不作用的感測元件而與手指偵測結構分離。
根據本發明的第二方面，提供了一種指紋感測裝置，其包括：感測元件陣列，其係用於感測指紋型樣，每一個感測元件包括用於與手指電容性耦合的感測結構；導電手指偵測結構，其係設置為鄰近該感測元件陣列；以及手指偵測電路系統，其係連接到該手指偵測結構，用於提供一手指偵測信號，其係指示在感測結構群組和該手指偵測結構之間的電容性耦合，其中該指紋感測裝置被配置為：控制該組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包含的該感測結構群組的電位；響應於該電位的改變，獲取來自該手指偵測電路系統的響應信號，該響應信號係指示在該感測結構群組和該手指偵測結構之間的電容性耦合；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較；以及當該響應信號的變化大於該臨界值時，提供一信號以指示手指存在。
根據一個實施例，該指紋感測裝置可以包括至少兩個手指偵測結構，其中該響應信號係指示該組的感測元件與該手指偵測結構中的第一手指偵測結構中之間的電容性耦合，其中與第二手指偵測結構相鄰的第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該指紋感測裝置被配置為：從該第二手指偵測結構的手指偵測電路系統獲取第二響應信號；以及提供響應信號，該響應信號係減去了該第二響應信號。
根據另一個實施例，該指紋感測裝置包括至少兩個手指偵測結構，其中該響應信號係指示在該組的感測元件與手指偵測結構中的第一 手指偵測結構之間的電容性耦合，其中接近第二手指偵測結構之第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該指紋感測裝置被配置為：從該第二手指偵測結構的手指偵測電路系統獲取背景信號；以及當該背景信號大於背景臨界值位準時，捨棄該響應信號，藉此獲取進一步的響應信號。
在又另一個實施例中，該感測結構群組和該導電手指偵測結構可以彼此分離，使得該感測結構群組與該手指偵測結構之間的電容性耦合在沒有手指存在時相對較低，並且在手指存在時相對較高。
例如，在一個實施例中，該感測結構群組可以藉由至少部分不作用的感測結構被包圍在感測結構平面中。
在進一步實施例中，該導電手指偵測結構可以設置成在該感測結構的陣列之圓周附近延伸。
透過本發明的第二方面所獲得的進一步實施例和效果相當類似於上述本發明第一方面所述的實施例和效果。
本發明進一步提供了一種電子裝置，其包括：控制單元；以及指紋感測裝置。該指紋感測裝置可以是電容性指紋感測器。該電子裝置可以是行動電話，但也可以是例如桌上型電腦、平板電腦…等。
本發明進一步提供了一種計算機程式產品，其包括計算機可讀媒體，其上儲存了用於控制電子裝置之計算機程式構件，該電子裝置包括控制單元和指紋感測器裝置，該指紋感測器裝置包括：感測元件陣列，其係用於感測指紋型樣，每一個感測元件包括用於與手指電容性耦合的感測結構；導電手指偵測結構，其係設置為鄰近該感測元件陣列；以及手指偵測電路系統，其係連接到該手指偵測結構，用於提供一手指偵測信號， 其係指示在感測結構群組和該手指偵測結構之間的電容性耦合，其中該計算機程式產品包括：用於控制該組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包含的該感測結構群組的電位之程式碼；響應於該電位的改變而從該手指偵測電路系統獲取指示該感測結構群組與該手指偵測結構之間的電容性耦合的響應信號之程式碼；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較之程式碼；以及當該響應信號的變化大於該臨界值時提供一信號以指示手指存在之程式碼。
總結，本發明係關於一種使用一指紋感測裝置來感測一手指的一指紋型樣的方法。該方法包括：控制一組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包括的感測結構群組之電位；響應於該電位的改變，從該手指偵測電路系統獲取指示該感測結構群組與該手指偵測結構之間的電容性耦合之響應信號；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較；以及當該響應信號的變化大於該臨界值時，提供一信號以指示手指存在。本發明也關於對應的指紋感測裝置。
1‧‧‧行動電話
2‧‧‧指紋感測裝置
4a至4d‧‧‧手指偵測結構
5‧‧‧感測器陣列
6‧‧‧電源供應介面
7‧‧‧通信介面
8‧‧‧感測元件
9‧‧‧手指偵測器電路
10‧‧‧操作控制電路系統
11‧‧‧手指
12‧‧‧圖像獲取控制電路
13‧‧‧保護性介電頂部層
14‧‧‧手指偵測評估電路
17‧‧‧金屬板/感測結構
18‧‧‧電荷放大器
19‧‧‧激勵信號提供電路
21‧‧‧開關
24‧‧‧運算放大器
25‧‧‧第一輸入(負輸入)
26‧‧‧第二輸入(正輸入)
27‧‧‧輸出
29‧‧‧反饋電容器
30‧‧‧開關
33‧‧‧讀出線路
36‧‧‧多工器
37‧‧‧取樣保持電路
38‧‧‧類比轉數位轉換器
40a‧‧‧手指激勵結構
44‧‧‧運算放大器
45‧‧‧第一輸入(負輸入)
46‧‧‧第二輸入(正輸入)
47‧‧‧輸出
49‧‧‧反饋電容器
50‧‧‧為開關
51‧‧‧第一電源供應
53‧‧‧第二電源供應
51'、53'‧‧‧電源供應
55‧‧‧開關
502‧‧‧感測結構
504‧‧‧場線
600‧‧‧指紋感測裝置
602‧‧‧感測元件
700‧‧‧指紋感測裝置
702‧‧‧感測元件
本發明的這些和其它方面現在將進行更詳細地描述，其係參照本發明的附圖中所示的實施例，其中：圖1示意性地例示了根據本發明的範例性實施例之指紋感測裝置的應用；圖2示意性地顯示了圖1中的指紋感測裝置；圖3是圖2中的指紋感測裝置的方塊圖； 圖4a是圖3中的指紋感測裝置的一部分的示意性橫截面視圖；圖4b是圖3中的指紋感測裝置的一部分的示意性橫截面視圖；圖5示意性地顯示了本發明的實施例的功能；圖6示意性地顯示了根據實施例的指紋感測裝置；圖7示意性地顯示了根據實施例的指紋感測裝置；以及圖8是流程圖，其示意性地例示根據本發明實施例的方法。
在本詳細說明中，主要是參考具有整合指紋感測裝置的行動電話來描述根據本發明的指紋感測系統和方法的各種實施例。然而，應當注意，許多其它類型的電子裝置，諸如平板電腦、桌上型電腦、筆記型電腦…等，可以整合此種指紋感測裝置。
圖1示意性地顯示了根據本發明的範例性實施例之用於指紋感測裝置的應用，其係以具有整合的指紋感測裝置2之行動電話1的形式。指紋感測裝置2例如可以用於解鎖行動電話1及/或用於授權使用行動電話而進行的交易…等。
圖2示意性地顯示了在圖1中的行動電話1中所包括的指紋感測裝置2。如圖2所示，指紋感測裝置2包括感測器陣列5和手指偵測結構4a至4d。儘管圖2中未顯示，但指紋感測裝置2還包括電源供應介面6和通信介面7。感測器陣列5包括大量的感測元件8(附圖中只有標記一個感測元件，以避免弄亂圖式)，每一個感測元件可以控制，以感測在該感測元件8中所包括的感測結構以及與該感測器陣列5的頂表面接觸之手指的 表面之間的距離。
在電池供電的電子裝置中，諸如圖1中的行動電話1，盡可能維持各種子系統(包括指紋感測裝置2)的能量消耗係至關重要的。特別地，在給定的時間段期間中未使用的子系統的能量消耗在該時間段期間應當為零或接近零。
因此，雖然圖2中未顯示，但是圖2中的指紋感測裝置2也配備有一電路系統，以用於確定手指是否存在於指紋感測裝置上，並且確定手指存在時，啟用指紋感測裝置，使得指紋感測裝置在手指偵測事件之間可以處於非常低的功率狀態。
參考圖3中的方塊圖，除了圖2所示的感測器陣列5和手指偵測結構4a至4d之外，指紋感測裝置2還包括手指偵測器電路9和操作控制電路系統10，該操作控制電路系統10包括手指偵測評估電路14和圖像獲取控制電路12。手指偵測器電路9係連接到手指偵測結構4a，用於提供一手指偵測信號Sd，其係指示手指偵測結構4a和感測結構群組之間的電容性耦合。在圖3中，僅顯示了手指偵測結構4a中的一者。額外的手指偵測結構4b至4d都可以連接到相同的手指偵測器電路9，或者每一個手指偵測結構可以連接到其自己的手指偵測器電路。
如圖3示意性所示，手指偵測評估電路14係連接到手指偵測器電路9和圖像獲取控制電路12。圖像獲取控制電路12係連接到感測器陣列5。
接下來，將參照圖4描述手指偵測器電路9和感測元件8的範例性配置。
圖4a是圖2中指紋感測裝置2的部分的示意性橫截面，其係沿著圖2所示的線A-A'截取的，其中手指11放置在保護性介電頂部層13的頂部上，用以覆蓋感測器陣列5和手指偵測結構4a。參考圖4a，指紋感測裝置2包括激勵信號提供電路19，其係經由導電手指驅動結構(圖4中未顯示)而電連接到手指，複數個感測元件8以及手指偵測裝置，其包括手指偵測結構4a和連接到該手指偵測結構4a的手指偵測電路9。
如圖4a中示意性所示，每一個感測元件8包括導電感測結構，這裡以保護性介電頂部層13下方的金屬板17，電荷放大器18和選擇電路系統的形式，這裡功能上被示為簡單的選擇開關21，用於允許感測元件8的選擇/啟用。
電荷放大器18包括至少一個放大器級，這裡示意性地顯示為運算放大器(OP AMP)24，其具有連接到感測結構17的第一輸入(負輸入)25、連接到感測器接地或另一個參考電位的第二輸入(正輸入)26以及輸出27。此外，電荷放大器18包括連接在第一輸入25和輸出27之間的反饋電容器29以及重設電路系統，這裡功能上被示為開關30，用於允許反饋電容器29的可控制放電。可以藉由操作重設電路系統30來重設電荷放大器18，以使反饋電容器29放電。
通常在負反饋配置中的運算放大器24的情況下，在第一輸入25處的電壓追隨在第二輸入26處的電壓。取決於特定的放大器配置，在第一輸入25處的電位可以與在第二輸入26處的電位實質相同，或者在第一輸入25處的電位和第二輸入26處的電位之間可能存在實質固定的偏移輸入。在圖4的配置中，電荷放大器的第一輸入25係虛擬接地。
當藉由激勵信號提供電路19向手指11提供時變電位時，在感測結構17和手指11之間出現對應的時變電位差。
上述手指11和感測結構17之間的電位差的變化導致電荷放大器18的輸出27上的感測電壓信號Vs。
當指示的感測元件8被選擇用於感測時，選擇開關21被關閉以將感測信號提供給讀出線路33。讀出線路33，其可以是用於圖2中的感測器陣列5的列或行之共同讀出線路，在圖4中係顯示為連接到多工器36。如圖4a中示意性地所示，來自感測器陣列5的其它列/行之額外讀出線路也可以連接到多工器36。
多工器36的輸出係以串聯的方式連接到取樣保持電路37和類比轉數位轉換器38，用於對源自於感測元件8的類比信號進行取樣和轉換成在感測器2上的手指11的指紋型樣之數位表示。
如圖4a示意性地所示，手指偵測電路9在這裡以與上述感測元件8中所包含的電荷放大器18原理相似的電荷放大器的形式提供。
因此，手指偵測電路9包括至少一個放大器級，這裡示意性地顯示為運算放大器(OP AMP)44，其具有連接到手指偵測結構4a的第一輸入(負輸入)45，連接到感測器接地或另一個參考電位的第二輸入(正輸入)46及輸出47。此外，電荷放大器包括連接在第一輸入45和輸出47之間的反饋電容器49，以及重設電路系統，這裡功能上被示為開關50，用於允許反饋電容器49的可控制放電。可以藉由操作重設電路系統50來重設電荷放大器，以使反饋電容器放電49。如圖4所示，手指偵測電路系統的輸出是手指偵測信號Sd(以電壓的形式)，其指示在感測結構群組17和手 指偵測結構4a之間的電容性耦合。
在圖4a中，手指11被顯示為連接到激勵電路19，用於提供在手指11和感測器陣列5的感測板17之間所希望的電位差。應當注意的是，可以藉由改變指紋感測裝置的接地位準相對於包含了指紋感測裝置2之電子裝置(例如行動電話1)的接地位準來提供該所希望的電位差。此外，還可以藉由改變感測結構17的一部分的電位，即改變感測結構(或感測結構的至少一部分)的電位來提供電位差。
為了偵測手指偵測結構4a上的手指的存在，一組的感測元件係被控制以改變在該組的感測元件中所包括的該感測結構群組之電位。這是藉由改變該組的感測元件中的感測結構的電位來實現的。舉圖4a的例子來說，這是藉由通過開關55從連接到感測結構的第一電源供應51切換到第二電源供應53來實現的。該切換可以由每一個感測元件單獨地執行，或者由用於改變整個該感測結構群組的電位的一組電源供應和開關來執行。
圖4b是指紋感測裝置的一個實施例的一部分的示意性橫截面。圖4b和圖4a所示的實施例之間的差異是有一手指激勵結構40a，其係經由開關55'而連接到電源供應51'以及替代地連接到電源供應53'。注意到，電源供應51和53可以與電源供應51'和53'相同。為了偵測手指偵測結構4a上的手指的存在，一組的感測元件和手指激勵結構係被控制，以改變在該組的感測元件中所包含的感測結構群組的電位以及手指激發結構的電位。這樣的話，可以提高手指偵測信號。手指偵測結構4a至4d中的每一個可以具有對應的相鄰手指激勵結構。
圖5示意性地顯示了在一組的感測元件中所包括的感測結 構群組(一些感測結構標記為502)的特寫。場線504指示手指偵測結構4a和感測結構502之間的電容性耦合。如進一步所示，手指11中斷一些場線，從而改變該感測結構群組與手指偵測結構4a之間的電容性耦合。
圖6示意性地顯示另一個指紋感測裝置600。如圖6所示，指紋感測裝置2包括感測器陣列5和手指偵測結構4a至4d。此外，與第二手指偵測結構4c相鄰的第二組的感測元件602(未顯示個別的感測元件)至少部分不起作用。因此，如果感測元件中所包含之未被停用的結構組之間的電容性耦合將僅非常弱，如果至少連接到第二手指偵測結構4c。以圖6所示的這個實施例，有利的是，從第二手指偵測結構4c的手指偵測電路系統獲取第二信號，並且提供一響應信號，該響應信號係減去了第二響應信號。換句話說，該第二響應信號係用於移除背景雜訊。或者或另外地，當第二信號大於背景臨界值位準時，可以捨棄響應信號，藉此可以獲取進一步的響應信號。
圖7示意性地顯示另一個指紋感測裝置700。如圖7所示，指紋感測裝置700包括感測器陣列5和手指偵測結構4a至4d。此外，該組的感測元件702係藉由停用感測元件704(或使至少部分不作用)而與手指偵測結構4a至4d分離。因此，該組的感測元件702和手指偵測結構4a至4d中的每一個之間的電容性耦合是穿過手指11的耦合，其係以在手指和手指偵測結構4a至4d之間的電容Cref，以及在手指11和該組的感測元件702之間的電容Cpm來標示。當手指11不存在時，由於該組的感測元件702與手指探測結構4a至4d中的每一個之間的耦合相對較弱，因此不存在信號或幾乎無信號(例如僅有雜訊)。
在進一步實施例中，手指偵測結構4a至4d係彼此連接以增加感測區域。
圖8顯示了根據本發明的實施例的方法步驟的流程圖。在第一步驟S802中，控制一組的感測元件以改變包括在該組的感測元件中的該感測結構群組的電位。隨後在步驟S804中，響應於電位的變化，獲取來自手指偵測電路系統的響應信號，該響應信號係指示該感測結構群組與手指偵測結構之間的電容性耦合。然後在步驟S806中，將響應信號的變化與預定臨界值進行比較。如果響應信號的變化大於臨界值S808，則提供S810一信號以表示手指存在，以及啟用S812感測元件的至少一子集以感測指紋型樣的至少一部分。
在申請專利範圍中，“包括”用語不排除其他元件或步驟，並且不定冠詞“一”或“一個”不排除複數個。唯一的事實是，某些措施係以相互不同的附屬請求項來記載，此事實不表示這些措施的組合不能被有利地使用。計算機程式可以儲存/分布在一合適媒體，諸如光學儲存媒體或固態媒體，一起或是作為其他硬體的一部分，但是也可以以其他形式分布，諸如經由網際網路或其他有線或無線電信系統。申請專利範圍中的任何附圖標記不應被解讀為限制範圍。
2‧‧‧指紋感測裝置
4a至4d‧‧‧手指偵測結構
5‧‧‧感測器陣列
8‧‧‧感測元件

Claims (17)

  1. 一種使用指紋感測裝置來感測手指的指紋型樣之方法，該指紋感測裝置包括：感測元件陣列，其係用於感測該指紋型樣，每一個感測元件包括感測結構，以用於與該手指進行電容性耦合；導電的手指偵測結構，其係設置在該感測元件陣列附近；以及手指偵測電路系統，其係連接到該手指偵測結構以用於提供手指偵測信號，該手指偵測信號係指示在感測結構群組與該手指偵測結構之間的電容性耦合，其中該方法包括以下步驟：控制該組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包含之該感測結構群組的電位；響應於該電位的變化，獲取來自該手指偵測電路系統的響應信號，該響應信號係指示在該感測結構群組和該手指偵測結構之間的該電容性耦合；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較，以及當該響應信號的該變化大於該臨界值時，提供一信號以指示手指存在。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其進一步包括：當該響應信號的變化大於該臨界值時，啟用該等感測元件的至少一個子集以感測該指紋型樣的至少一部分。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，僅會在該響應信號的變化大於該臨界值時才會執行該啟用的步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其進一步包括：當手指沒有耦合到該手指偵測結構時，評估該響應信號以確定在該感測結構群組與該手指偵測結構之間的背景電容性耦合，其中，該預定的臨界值係表示該背景電容性耦合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該指紋感測裝置包括至少兩個導電手指偵測結構，其中該響應信號係指示該組的感測元件與第一手指偵測結構之間的該電容性耦合，並且其中相鄰於第二手指偵測結構之第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該方法包括：從該第二手指偵測結構的該手指偵測電路系統獲取第二響應信號；以及提供響應信號，該響應信號中係減去了該第二響應信號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該指紋感測裝置包括至少兩個導電手指偵測結構，其中該響應信號係指示該組的感測元件與第一手指偵測結構之間的該電容性耦合，其中接近第二手指偵測結構之第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該方法包括：從該第二手指偵測結構的該手指偵測電路系統獲取第二信號；以及當該第二信號大於背景臨界值位準時，捨棄該響應信號，藉此獲取進一步的響應信號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該感測結構群組和該導電手指偵測結構係彼此分離，使得該感測結構群組與該手指偵測結構之間的該電容性耦合在沒有手指存在時相對較低，並且在手指存在時相對較高，其中該臨界值位準係指示該相對較低的電容性耦合。
  8. 一種指紋感測裝置，其包括：感測元件陣列，其係用於感測指紋型樣，每一個感測元件包括用於與手指電容性耦合的感測結構；導電手指偵測結構，其係設置為鄰近該感測元件陣列；以及手指偵測電路系統，其係連接到該手指偵測結構，用於提供一手指偵測信號，其係指示在感測結構群組和該手指偵測結構之間的電容性耦合，其中該指紋感測裝置被配置為：控制該組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包含的該感測結構群組的電位；響應於該電位的改變，獲取來自該手指偵測電路系統的響應信號，該響應信號係指示在該感測結構群組和該手指偵測結構之間的該電容性耦合；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較；以及當該響應信號的該變化大於該臨界值時，提供一信號以指示手指存在。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的指紋感測裝置，其中該指紋感測裝置包括至少兩個手指偵測結構，其中該響應信號係指示該組的感測元件與該等手指偵測結構中的第一手指偵測結構之間的電容性耦合，其中與第二手指偵測結構相鄰的第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該指紋感測裝置被配置為：從該第二手指偵測結構的該手指偵測電路系統獲取第二響應信號；以及提供響應信號，該響應信號係減去了該第二響應信號。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的指紋感測裝置，其中該指紋感測裝置包括至少兩個手指偵測結構，其中該響應信號係指示在該組的感測元件與該等手指偵測結構中的第一手指偵測結構之間的電容性耦合，其中接近第二手指偵測結構之第二組的感測元件係至少部分不作用，其中該指紋感測裝置被配置為：從該第二手指偵測結構的該手指偵測電路系統獲取背景信號；以及當該背景信號大於背景臨界值位準時，捨棄該響應信號，藉此獲取進一步的響應信號。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的指紋感測裝置，其中該感測結構群組和該導電手指偵測結構係彼此分離，使得該感測結構群組與該手指偵測結構之間的該電容性耦合在沒有手指存在時相對較低，並且在手指存在時相對較高。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的指紋感測裝置，其中該感測結構群組係藉由至少部分不作用的感測結構被包圍在感測結構平面中。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的指紋感測裝置，其中該導電手指偵測結構係設置成在該感測結構的陣列之圓周附近延伸。
  14. 一種電子裝置，其包括：控制單元；以及如申請專利範圍第8項所述的指紋感測裝置。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的電子裝置，其中該指紋感測裝置係電容式指紋感測器。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的電子裝置，其中該電子裝置係行動電 話。
  17. 一種計算機程式產品，其包括計算機可讀媒體，其上儲存了用於控制電子裝置之計算機程式構件，該電子裝置包括控制單元及指紋感測器裝置，該指紋感測器裝置包括：感測元件陣列，其係用於感測指紋型樣，每一個感測元件包括用於與手指電容性耦合的感測結構；導電手指偵測結構，其係設置為鄰近該感測元件陣列；以及手指偵測電路系統，其係連接到該手指偵測結構，用於提供一手指偵測信號，其係指示在感測結構群組和該手指偵測結構之間的電容性耦合，其中該計算機程式產品包括：用於控制該組的感測元件以改變在該組的感測元件中所包含的該感測結構群組的電位之程式碼；響應於該電位的改變而從該手指偵測電路系統獲取指示該感測結構群組與該手指偵測結構之間的該電容性耦合的響應信號之程式碼；將該響應信號的變化與預定的臨界值進行比較之程式碼；以及當該響應信號的該變化大於該臨界值時提供一信號以指示手指存在之程式碼。
TW106114479A 2016-07-07 2017-05-02 具有手指偵測的指紋感測系統 TWI632502B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1651013 2016-07-07
SE1651013-3 2016-07-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201802658A true TW201802658A (zh) 2018-01-16
TWI632502B TWI632502B (zh) 2018-08-11

Family

ID=60812839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106114479A TWI632502B (zh) 2016-07-07 2017-05-02 具有手指偵測的指紋感測系統

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9864895B1 (zh)
EP (1) EP3482342B1 (zh)
CN (1) CN107924467B (zh)
TW (1) TWI632502B (zh)
WO (1) WO2018009121A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781611B (zh) * 2021-05-10 2022-10-21 大陸商北京集創北方科技股份有限公司 指紋採集電路、指紋辨識裝置及資訊處理裝置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8485442B2 (en) 2009-07-02 2013-07-16 Biometric Payment Solutions Electronic transaction verification system with biometric authentication
KR101659492B1 (ko) * 2014-11-10 2016-09-23 한신대학교 산학협력단 정전 용량 감지용 전하 전송 회로 및 이를 포함하는 지문인식장치
CN107392108B (zh) * 2017-06-26 2020-06-23 联想(北京)有限公司 一种控制方法及电子设备
US11157714B2 (en) 2018-05-28 2021-10-26 Fingerprint Cards Ab Method for determining a finger motion on a fingerprint sensor
US11328537B2 (en) 2018-08-09 2022-05-10 Fingerprint Cards Anacatum Ip Ab Method of multi-finger enrollment for a user
CN109002225A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 Oppo广东移动通信有限公司 触摸板组件、显示组件和电子设备
WO2022098280A1 (en) 2020-11-05 2022-05-12 Fingerprint Cards Anacatum Ip Ab Method and system for fingerprint sensor evaluation

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501284B1 (en) * 2000-08-28 2002-12-31 Stmicroelectronics, Inc. Capacitive finger detection for fingerprint sensor
DE602004017911D1 (de) * 2004-06-18 2009-01-02 Fingerprint Cards Ab Fingerabdruck-sensor-element
US9069417B2 (en) 2006-07-12 2015-06-30 N-Trig Ltd. Hover and touch detection for digitizer
US8031046B2 (en) 2006-08-02 2011-10-04 Authentec, Inc. Finger sensing device with low power finger detection and associated methods
JP4931526B2 (ja) 2006-09-19 2012-05-16 日本電信電話株式会社 インピーダンス検出装置、インピーダンス検出方法、生体認識装置、および指紋認証装置
US20080196945A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-21 Jason Konstas Preventing unintentional activation of a sensor element of a sensing device
US8482536B1 (en) * 2008-07-23 2013-07-09 Cypress Semiconductor Corporation Compensation of signal values for a touch sensor
US8305358B2 (en) * 2009-02-10 2012-11-06 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Sensor, display including a sensor, and method for using a sensor
JP5252454B2 (ja) 2009-06-30 2013-07-31 株式会社ジャパンディスプレイウェスト 接触検出装置、および、タッチセンサ機能を有する表示装置
US8269511B2 (en) * 2009-09-08 2012-09-18 Synaptics Incorporated Sensing and defining an input object
US9030421B2 (en) * 2011-04-01 2015-05-12 Qualcomm Incorporated Touchscreen controller with adjustable parameters
US9600709B2 (en) * 2012-03-28 2017-03-21 Synaptics Incorporated Methods and systems for enrolling biometric data
US9740343B2 (en) 2012-04-13 2017-08-22 Apple Inc. Capacitive sensing array modulation
CN105378755B (zh) * 2013-07-09 2017-04-05 指纹卡有限公司 指纹感测系统和方法
US9582704B2 (en) * 2013-08-23 2017-02-28 Fingerprint Cards Ab Connection pads for a fingerprint sensing device
TWI608425B (zh) 2013-09-10 2017-12-11 映智科技股份有限公司 指紋感測積體電路的手指偵測元件及偵測方法
EP3090383A4 (en) * 2013-12-30 2017-07-26 BYD Company Limited Sensor for detecting fingerprint and fingerprint identification apparatus and controlling method of sensor for detecting fingerprint
WO2015106391A1 (zh) * 2014-01-14 2015-07-23 敦泰科技有限公司 电场式指纹识别装置及其状态控制方法和假体识别方法
US9489559B2 (en) * 2014-05-28 2016-11-08 Fingerprint Cards Ab Electronic device with fingerprint sensing system and conducting housing
US9304643B2 (en) * 2014-06-24 2016-04-05 Synaptics Incorporated Classifying input objects interacting with a capacitive button
CN104155785B (zh) * 2014-08-07 2016-10-05 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及其驱动方法、显示装置
FR3025623B1 (fr) * 2014-09-05 2017-12-15 Fogale Nanotech Dispositif d'interface de commande et capteur d'empreintes digitales
CN104268530B (zh) * 2014-09-29 2017-07-11 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹检测电路及其电容式指纹传感器、移动终端
CN104318222B (zh) * 2014-11-14 2019-10-11 深圳市汇顶科技股份有限公司 用于指纹检测的检测方法和装置
US9449212B2 (en) * 2014-12-22 2016-09-20 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensor with sensing elements comprising timing circuitry
US9460576B2 (en) * 2014-12-22 2016-10-04 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensing device with demodulation circuitry in sensing element
US9600705B2 (en) * 2015-02-11 2017-03-21 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensing device with current readout from sensing elements
US20160246396A1 (en) * 2015-02-20 2016-08-25 Qualcomm Incorporated Interactive touchscreen and sensor array
US9684812B2 (en) * 2015-09-29 2017-06-20 Fingerprint Cards Ab Fingerprint sensing device with common mode suppression
US9811708B2 (en) * 2015-10-02 2017-11-07 Fingerprint Cards Ab Method and fingerprint sensing device with finger lost detection
US9589171B1 (en) * 2015-10-02 2017-03-07 Fingerprint Cards Ab Method and device for detecting if a finger is present and sensing a fingerprint pattern
US9600707B1 (en) * 2015-11-30 2017-03-21 Fingerprint Cards Ab Analog sampling system and method for noise supression
US10423268B2 (en) * 2015-12-22 2019-09-24 Microsoft Technology Licensing, Llc System and method for detecting grounding state of a touch enabled computing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781611B (zh) * 2021-05-10 2022-10-21 大陸商北京集創北方科技股份有限公司 指紋採集電路、指紋辨識裝置及資訊處理裝置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3482342A1 (en) 2019-05-15
US20180012053A1 (en) 2018-01-11
TWI632502B (zh) 2018-08-11
EP3482342B1 (en) 2021-12-08
CN107924467B (zh) 2019-01-15
WO2018009121A1 (en) 2018-01-11
US9864895B1 (en) 2018-01-09
CN107924467A (zh) 2018-04-17
EP3482342A4 (en) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI632502B (zh) 具有手指偵測的指紋感測系統
US9589171B1 (en) Method and device for detecting if a finger is present and sensing a fingerprint pattern
KR101875052B1 (ko) 감지소자로부터의 전류 판독에 따른 정전용량식 지문감지장치
KR101852043B1 (ko) 타이밍회로를 포함한 감지소자를 갖는 정전용량식 지문센서
US9811708B2 (en) Method and fingerprint sensing device with finger lost detection
WO2018199831A1 (en) Method for transitioning a device controller of an electronic device
TWI734850B (zh) 用於控制在指紋感測裝置內之訊號的系統和方法
CN108139839B (zh) 用于确定手指移动事件的方法和指纹感测系统
KR20150111043A (ko) 손가락 터치를 감지하는 지문 인식 장치 및 그 동작 방법
US20200125816A1 (en) Fingerprint authentication system and method providing for reduced latency
KR20190124006A (ko) 위조 지문 감지가 가능한 지문 인식 장치 및 이의 구동 방법
WO2022164687A1 (en) Combined capacitive and piezoelectric sensing in a human machine interface